悬架系统设计计算说明书

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1、课程项目教学设计汽车悬架设计专业：车辆工程姓名：班级：学号：指导老师：第23页共24页1悬架概述及悬架方案选定1.1悬架的要求悬架的主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的震动，保证汽车行驶的平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征；保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递出弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧弹性

2、元件时，它兼起到导向装置的作用。缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角所引起的震动[2]。在对此电动车的设计中，对其悬架提出的设计要求有：（1）保证汽车有良好的行驶平顺性[3]；（2）具有合适的衰减振动能力；（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性；（4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适；（5）有良好的隔声能力；（6）结构紧凑、占用空间尺寸要小；（7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩。1.2方案确定要正确的选择悬架方案和参数，在车轮上下跳动时

3、，使主销的定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动压迫协调，避免前轮摆振；汽车转向时应使之稍有不足转向特性。此电动车悬架部分结构形式选定为：（1）前悬采用麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架（2）后悬采用对称式钢板弹簧（无副簧）第23页共24页2悬架结构形式分析2.1悬架的分析悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。非独立悬架的结构特点是左右车轮用一跟整体轴连接，再经过悬架与车身（或车身）连接，如图3.1（a）所示；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接，如图3.1（b）所示[4]。图3.1悬架结构形式以纵置钢板弹簧为弹性元件兼做导向装置的非独立悬架，其主要

4、优点是结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。缺点是由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差；簧下质量大；；在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；当汽车直线行驶在凹凸不平的路面上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有一侧车轮跳动时，会产生不利的轴转向特性；汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性；车轴（桥）上方要求有与弹簧行程相适应的空间。这种悬架主要用在货车、大客车的前后悬架以及某些轿车的后悬架上。独立悬架的优点是：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的

5、弹簧，使车身振动频率降低，改善的汽车行驶的平顺性；由于可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；左右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的震动和倾斜，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。这种悬架主要用于轿车和部分轻型货车、客车及越野车上。目前汽车的前后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前后轮均采用独立悬架几种[4][5]。第23页共24页本设计是电动车的悬架设计，故采用：（1）前悬：麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架（2）后悬：对称式钢板弹

6、簧（无副簧）（3）辅助元件：减震器、缓冲块奥迪100型轿车弗逊式前悬架通过减小悬架垂直刚度c，能降低车身震动固有频率n（n=/2π），达到改善汽车平顺性的目的。但因为悬架的侧倾角刚度和悬架垂直刚度c之间是正比例关系，所以减少垂直刚度c的同时使侧倾角刚度也减小，并使车厢侧倾角增加，结果车厢中的乘员会感到不舒服和降低了行车安全感。解决这一矛盾的主要方法是在汽车上设置横向稳定器。有了横向稳定器，就可以做到在不增大悬架垂直刚度c的条件下，增大悬架的侧倾角刚度。2.2侧倾角的计算下面来计算电动车的侧倾角，从而来论证有没有必要来加横向稳定器[6]。（１）已知：钢板弹簧的中心距BS2

7、=830mm第23页共24页　　后钢板弹簧的的刚度为C2=14.802N/mm满载整车总质量GS=580kg　　　满载时挂车重心高度h=350mm（１）计算悬架的侧倾角刚度：＝C1×Bs22/2[7]=14.802N/mm×(830mm)2/2=50985489N.mm当向心加速度时，将相应22.80702数代入上式，得：=3.56Deg满足不大于4o的要求，因此后悬架无需加装横向稳定器。2.3缓冲块的设计缓冲块通常用如图3.2所示形状的橡胶制造。通过硫化将橡胶与钢板连为一体，再焊在钢板上的螺钉将缓冲块固定到车架（车身）或其他部位上，起到